Mecanismos Clave de la Expresión Génica: Replicación, Transcripción y Traducción

Replicación del ADN: Unión de Fragmentos de Okazaki

La unión de los fragmentos de Okazaki es un paso crucial en la replicación del ADN. La ADN polimerasa I elimina el cebador de ARN al principio de cada fragmento y rellena el hueco con los desoxirribonucleótidos adecuados. Por último, una enzima llamada ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki que aún no están unidos mediante un enlace fosfodiéster. Dado que se sintetizan por separado y se unen posteriormente, a la hebra retrasada también se le denomina hebra discontinua.

Transcripción: Síntesis de ARN a partir de ADN

La transcripción es el proceso fundamental de la biología molecular donde se sintetiza una molécula de ARN a partir de un molde de ADN. La reacción es catalizada por la ARN polimerasa, que produce una hebra de ARN cuya secuencia es complementaria a las bases del ADN molde.

Mecanismo General de la Transcripción

Cuando la ARN polimerasa se une al ADN con la ayuda de otras proteínas, cataliza la producción de una molécula de ARN cuya secuencia es complementaria a la secuencia de bases de la hebra no codificante de ADN. La ARN polimerasa inicia la transcripción uniéndose a las secuencias promotoras en el ADN.

Transcripción en Bacterias

En bacterias, la iniciación de la transcripción ocurre con la ayuda de una proteína llamada factor sigma, que guía a la ARN polimerasa hacia el sitio de inicio de la transcripción.

Transcripción y Procesamiento del ARN en Eucariotas

En el contexto eucariótico, los promotores son más complejos. En las células eucariotas, algunos segmentos de ARN están codificados por regiones codificantes de proteínas, denominadas exones, que son interrumpidas por extensiones de ADN no codificante, conocidas como intrones. La transcripción de genes eucariotas por la ARN polimerasa genera un transcrito primario de ARN (también conocido como ARN heterogéneo nuclear o ARNh) que contiene tanto intrones como exones.

Durante el procesamiento del ARN, los intrones son eliminados mediante un proceso llamado splicing (corte y empalme). Este se lleva a cabo por unas complejas moléculas llamadas espliceosomas. Además, se añade una caperuza al extremo 5' y una cola poli(A) al extremo 3' del transcrito. Estas modificaciones sirven como señales de reconocimiento para la traducción y protegen el ARNm de la degradación. Una vez que el ARNm recibe estas modificaciones, se considera ARN mensajero maduro.

Traducción: De ARN a Proteína

La traducción es el proceso mediante el cual la información genética contenida en el ARN mensajero (ARNm) se convierte en una secuencia de aminoácidos para formar una proteína. Cada aminoácido de una proteína viene especificado por un codón, un grupo de tres bases del ARNm.

En los ribosomas, los ARNm se traducen a proteínas mediante moléculas intermediarias: el ARN de transferencia (ARNt). Estas moléculas portan un aminoácido específico y poseen un anticodón, un triplete de bases que se une de forma complementaria a un codón del ARNm. El aminoácido transportado por el ARNt se añade a la proteína en crecimiento mediante la formación de un enlace peptídico.

Fases de la Traducción

La traducción tiene lugar en tres fases principales:

1. Iniciación: El ribosoma se ensambla alrededor del ARNm y el primer ARNt, que lleva el aminoácido inicial.
2. Elongación: Los ARNt sucesivos se unen a los codones del ARNm, y los aminoácidos se añaden a la cadena polipeptídica en crecimiento.
3. Terminación: El proceso finaliza cuando el ribosoma encuentra un codón de terminación, liberando la proteína completa.

Este proceso se lleva a cabo en los ribosomas, que pueden unirse en grandes cantidades al ARNm, formando estructuras conocidas como polirribosomas o polisomas, lo que permite la síntesis simultánea de múltiples copias de la misma proteína.